هر تن آسفالت چند مترمربع از سطح را پوشش میدهد؟
در واقع شما اگر شما بخواهید مترمربع را به تناژ تبدیل نمایید، باید در ابتدا سطح مربوطه را در عدد 2.2 ضرب نمایید و سپس در ضخامت اجرا شده ضرب نمایید تا تناژ آسفالت مربوطه محاسبه شود، اگر شما بخواهید تناژ را به مساحت تبدیل نمایید باید در ابتدا تناژ آسفالت را بر ضخامت آسفالت مربوطه تقسیم نمایید و سپس بر عدد 2.2 تقسیم نمایید تا سطح مورد نظر به دست بیاید.
عدد 2.2 یعنی چی؟
عدد 2.2 در واقع وزن مخصوص آسفالت است که آن را در فرمول بالا استفاده مینماییم، در برخی از موارد این وزن مخصوص شاید به 2.4 نیز برسد که این به علت کوهی بودن مصالح آسفالتی است.
خصوصیات آسفالت و مشخصات مهم آن
مقدمه
مخلوطهاي قيري كه در ايران به آسفالت موسوم هستند از اختلاف قير و مصالح سنگي بدست مي‌آيند. آسفالت انواع مختلف دارد و از آن براي ساختن لايه‌هاي رويه، اساس و زيراساس روسازي راهها و فرودگاهها استفاده ميشود. از آنجا كه خصوصيات آسفالتها بستگي به خصوصيات مصالح تشكيل دهنده آن يعني قير و مصالح سنگي دارد، لذا در اين فصل ابتدا خصوصيات مصالح سنگي مورد بحث قرار گرفته و سپس بشرح خصوصيات آسفالتها پرداخته شده است. خصوصيات و مشخصات فني قيرها در بخش پنجم آمده است.
مصالح سنگي
مصالح سنگي معمولاً يا بطور طبيعي در طبيعت در طبيعت يافت ميشوند و يا بطور مصنوعي و بصورت غيرمستقيم بصورت تفاله برخي از كارخانجات ذوب فلزات توليد ميشود. مصالح سنگي طبيعي گاهي بصورت آماده از بستر رودخانه و يا معادن شن و ماسه‌اي كه در طول مسير راهها قرار دارند بدست مي‌آيند، ليكن در اغلب موارد لازمست كه مصالح سنگي را از شكستن سنگهاي موجود در معادن سنگ تهيه كرد. شكستن سنگ در كارخانجات سنگ شكن كه انواع مختلفي دارد انجام ميشود. اگر مقدار سنگ شكسته مورد نياز براي تهيه آسفالت قابل توجه باشد از كاخانجات سنگ شكن ثابت و در غير اينصورت از كارخانجات سنگ شكن سيار استفاده ميشود.
براي تهيه سنگ شكسته ابتدا سنگ هاي بزرگ موجود در معادن سنگ با استفاده از مواد منفجره شكسته شده و سپس اين سنگها به كارخانه سنگ شكن حمل ميشود. در كارخانه سنگ شكن اين سنگها در يك يا چند مرحله بكمك سنگ شكن‌ها شكسته ميشوند تا دانه‌بندي‌هاي لازم بدست آيد.
شكستن سنگها معمولاً در دو، سه و يا در چهار مرحله انجام ميشود. مرحله اول شكستن سنگها بكمك سنگ‌شكن‌هاي اوليه كه معمولاً از نوع فكي، چكشي، و يا دوار هستند انجام ميشود. مصالح شكسته شده با استفاده از سرندهاي لرزنده سرند شده و قسمت درشت دانه‌تر با استفاده از سنگ شكن‌هاي ثانوي كه معمولاً از نوع چكشي، استوانه‌اي، و يا مخروطي هستند به مصالح با دانه‌هاي كوچكتر تبديل ميشود. براي شكستن و خردكردن بيشتر مصالح سنگي از آسياب‌هاي ميله‌دار، گوي دار و يا سنگ شكن استوانه اي استفاده ميشود.
نحوه انتخاب نوع و تعداد سنگ‌شكن‌ها و مراحل شكستن سنگها بستگي به عوامل زياد داشته و از آنجا كه اين مطلب موضوع درس روشهاي اجراي ساختمان است از ذكر آن در اينجا خودداري ميشود.
مصالح سنگي شكسته شده داراي قابليت باربري و استقامت بيشتري نسبت به مصالح گردگوشه (رودخانه اي) است زيرا دانه هاي اينگونه مصالح داراي لبه‌هاي تيز و سطحي زبر بوده و بهتر در يكديگر قفل و بست ميشود. مصالح شكسته شده از مصالح رودخانه‌اي يا گردگوشه گرانتر است و از اين نظر در مواردي كه بهرد و نوع مصالح دسترسي باشد، بايد در انتخاب آنها عوامل اقتصادي در نظر گرفته شود. در مواردي كه استفاده از مصالح رودخانه‌اي تنها راه حل است، بايد بمنظور افزايش استقامت و ظرفيت باربري بيشتر مصالح سنگي را شكسته و سپس مورد استفاده قرار داد.
امروزه علاوه بر مصالح سنگي طبيعي استفاده از مصالح سنگي مصنوعي نيز در اغلب ممالك صنعتي دنيا متداول گشته است. اين مصالح معمولاً بطور غيرمستقيم و بصورت تفاله كارخانه هائي نظير كارخانه آهن‌گدازي بدست مي‌آيد. اين مصالح كه به اسلگ موسوم است سيليسي بوده و بعلت داشتن وزن مخصوص كمتري از وزن مخصوص آهن در بالاي كوره آهن گدازي جمع شده كه آنرا بسادگي از آهن مذاب جدا ميكنند. اين مواد را معمولاً در اثر سرد كردن ناگهاني كه بكمك پاشيدن آب بروي مواد مذاب صورت ميگيرد خرد كرده و از آن در راهسازي استفاده ميكنند.
مصالح سنگي كه براي ساختن انواع آسفالت بكار ميرود بايد داراي مشخصات ويژه‌اي باشد. مشخصات مورد نظر عبارتند از: دانه‌بندي، سختي، دوام، تميزي، شكل دانه‌ها و كيفيت سطح دانه‌ها.
دانه بندي
دانه بندي مصالح سنگي يكي از مهمترين عواملي است كه بر روي استقامت و ظرفيت باربري آسفالت تاثير مي‌گذارد. دانه‌بندي مصالح سنگي با انجام آزمايش دانه بندي و رسم منحني دانه بندي مشخص ميشود. دانه بندي مصالح سنگي معمولاً با استفاده از الك‌هاي با اندازه‌هاي 62.5، 50، 37.5، 25، 19،؟ 15.5، 12.5 و 9.5 ميلي متر و الك‌هاي با سوراخهاي مربع شكل با شماره‌هاي 4، 8، 16، 30، 50، 100، 200 انجام ميشود. شماره يك الك مشخص كننده تعداد سوراخهاي آن در هر 2.5 سانتي‌متر (1 اينچ) است.
دانه‌بندي مناسيب مصالح سنگي آسفالت با توجه به عوامل متعددي از قبيل: نوع روسازي، نوع و محل قرارگرفتن لايه مورد نظر در سيستم روسازي، ضخامت لايه آسفالتي و اندازه بزرگترين دانه انتخاب ميشود. حدود دانه‌بندي‌هاي مناسب در هر مورد توسط آئين نامه‌هاي فني مشخص ميشوند كه معمولاً بصورت دو منحني حدي هستند كه منحني دانه‌بندي مصالح سنگي بايد بين اين دو منحني حدي و حتي الامكان در وسط و بموازات آنها قرارگيرد.
دانه بندي مناسب مصالح سنگي آسفالت با توجه به عوامل متعددي از قبيل: نوع روسازي، نوع و محل قرار گرفتن لايه موردنظر در سيستم روسازي، ضخامت لايه آسفالتي و اندازه بزرگترين دانه انتخاب ميشود. حدود دانه بندي‌هاي مناسب در هر دو مورد توسط آئين‌نامه‌هاي فني مشخص ميشوند كه معمولاً بصورت دو منحني حدي هستند كه منحني دانه بندي مصالح سنگي بايد بين اين دو منحني حدي و حتي‌الامكان در وسط و بموازات آنها قرار گيرد.
مصالح سنگي را ميتوان از نقطه نظر نوع دانه بندي، به يكي از سه نوع: توپر، توخالي (باز)، و يك اندازه تقسيم نمود. مصالح سنگي با دانه بندي توپر به مصالح اطلاق كرده و باندازه كافي دانه‌هاي با اندازه‌هاي مختلف داشته باشد. مصالح سنگي با اين نوع دانه بندي بسيار مناسب براي ساختن بتن آسفالتي گرم است.
مصالح سنگي با دانه بندي توخالي داراي منحني دانه بندي يكنواختي نبوده و در مقايسه با مصالح سنگي با دانه بندي توپر داراي مقدار ريزدانه (مواد رد شده از الك شماره 200) كمتر و تخلخل بيشتري است. از مصالح سنگي با اين دو نوع دانه بندي معمولاً براي ساختن لايه‌هاي آسفالتي زيرين روسازي استفاده ميشود.
مصالح سنگي با دانه هاي يك اندازه همانطوريكه از نام آن بر‌مي‌آيد داراي دانه‌هاي كم و بيش يك اندازه است و از آن براي ساختن رويه آسفالت سطحي، اساس و رويه‌هاي ماكارام، و اندودهاي آببندي استفاده ميشود.
مصالح سنگي با دانه بندي توپر داراي وزن مخصوص، استقامت و ظرفيت باربري بيشتري نسبت به مصالح سنگي با دانه بندي توخالي و يا مصالح سنگي با دانه‌هاي يك اندازه هستند. بايد توجه داشت كه علاوه بر نوع دانه‌بندي اندازه بزرگترين دانه مصالح سنگي نيز در ميزان وزن مخصوص مصالح آسفالتي موثر است.
روشهاي مخلوط كردن مصالح سنگي
معمولاً در طرح آسفالتها لازمست كه دو يا چند نوع مصالح سنگي كه هيچكدام به تنهائي داراي دانه بندي مطلوب نيستند به نسبتهائي با يكديگر مخلوط شوند تا مخلوط بدست آمده داراي دانه بندي مورد نظر كه توسط آئين‌نامه‌ها تعيين ميشود باشد. دراين بخش دو روش متداول براي مخلوط كردن دو يا چند نوع مصالح سنگي شرح داده ميشود. اين روشها عبارتند از: روش خطا و آزمون و روش معادلات چند مجهولي.
سختي
مصالح سنگي كه در ساختن آسفالتها بكار ميروند بايد در برابر وزن وسائل نقليه سنگين و همچنين وزن غلتكها مقاومت كافي داشته باشد و نبايد در اثر تنشهاي ناشي از وزن آنها شكسته و خرد شود. با استفاده از آزمايش سايش لوس‌آنجلس، نشانه‌اي از مقاومت مصالح سنگي در برابر تنشهاي وارد به آنها بدست مي آيد. مصالح سنگي كه براي رويه اساس و زير اساس آسفالتي بكار ميروند نبايد ميزان سائيدگي آنها در آزمايش سايش لوس‌آنجلس از مقدار معيني بيشتر باشد.
دوام
مصالح سنگي كه در ساختن آسفالتها بكار ميروند بايد در برابر عوامل جوي مقاوم باشند. مصالحي كه در اثر يخبندان و يا در اثر تغييرات رطوبت شكسته و خرد ميشوند نبايد در لايه‌هاي آسفالتي روسازي مصرف شوند. نشانه‌اي از مقاومت مصالح سنگي در برابر عوامل جوي بكمك آزمايش دوام و با استفاده از سولفات سديم يا منيزيم انجام ميگيرد. نحوه انجام آزمايش به اين ترتيب است كه مقدار معيني از مصالح سنگي پس از آنكه بمدت 16 تا 18 ساعت در محلول اشباع شده سولفات سديم و يا سولفات منيزيم قرار گرفت از محلول خارج شده و در يك گرمخانه با گرماي ثابت 110 درجه سانتيگراد قرار ميگيرد تا كاملاً خشك شود. اين عمل چندين بار (معمولا 5 دفعه) تكرار ميشود. پس از آن نمونه مصالح بكمك جريان آب كاملاً شسته شده و پس از خشك شدن در گرمخانه با استفاده از الك دانه بندي جديد آن تعيين ميشود. با مقايسه دانه بندي جديد مصالح با دانه بندي اوليه آن مقدار متوسط افت وزني مصالح كه در اثر مقاومت مصالح سنگي در برابر عوامل جوي معمولاً فقط در مواردي بكار ميرود كه اطلاعات تجربي كافي در مورد نحوه عملكرد مصالح سنگي موردنظر در شرايط جوي مورد بحث موجود نباشد.
مصالح سنگي در برابر سولفات منيزيم مقاومت كمتري در مقايسه با سولفات سديم از خود نشان ميدهند و لذا ميزان افت آنها بيشتر است. طبق آئين‌نامه سازمان برنامه و بودجه افت مصالح سنگي در آزمايش دوام پس از آنكه به تعداد بار با استفاده از محلول سولفات سديم مورد آزمايش قرار گرفت نبايد از 8 درصد وزني مصالح بيشتر شود آئين نامه ASTM حداكثر افت مصالح سنگي را وقتي به تعداد 5 بار با استفاده از محلول سولفات سديم و يا سولفات منيزيم مورد آزمايش قرار ميگيرد به ترتيب به 12 درصد و 18 درصد محدود ميكند.
تميزي
مصالح سنگي آسفالتها بايد تميز باشد و از هر گونه مواد خارجي و مضره از قبيل مواد آلي سنگهاي نرم و كم دوام و خاك رس عاري باشد. براي تعيين مقدار نسبي خاك رس و مواد ريزدانه در مصالح سنگي از آزمايش هم ارز ماسه (ارزش ماسه‌اي) استفاده ميشود. در اين آزمايش مقدار معيني از مصالح سنگي، رد شده از الك شماره 4 در آبي كه حاوي مقدار معيني از كلرور كلسيم، گليسيرين و فورمالدهايد است قرار داده شده و با تكان دادن شديد استوانه مدرج حاوي نمونه و آب مواد رسي و ريزدانه چسبيده به دانه‌هاي ماسه از آن جدا ميشود. سپس با استفاده از جريان آب تحت فشاري كه حاوي مواد تسريع كننده فوق‌الذكر است و توسط لوله مخصوصي از ته نمونه جريان مي‌يابد مواد رسي و ريزدانه نمونه از ماسه جدا شده و بصورت معلق در بالاي لايه ماسه قرار ميگيرد.
مصالح سنگي كه در راهسازي براي ساختن لايه‌هاي آسفالتي بكار ميروند بنايد بيش از حد مجاز مواد رسي و ريزدانه داشته باشند. بعبارت ديگر ضريب هم ارز ماسه اين مصالح نبايد از حدي كمتر باشد. طبق آئين‌نامه سازمان برنامه و آئين نامه BCEOM حداقل مقدار قابل قبول هم ارز ماسه مصالح سنگي بتن آسفالتي برابر 50 درصد است.
خصوصيات سطح و شكل دانه ها
استقامت و قابليت باربري لايه هاي آسفالتي متناسب با استقامت و قابليت باربري مصالح سنگي آن است. از اين جهت مصالح سنگي بايد داراي زاويه اصطحكاك داخلي زيادي باشد تا دانه‌هاي آن بخوبي در يكديگر قفل و بست شده و در اثر نيروهاي خارجي استقامت زيادي داشته باشد. مصالح سنگي شكسته شده بيش از مصالح سنگي طبيعي (گردگوشه) داراي استقامت و ظرفيت باربري است. در مواردي كه دسترسي به مصالح سنگي كاملاً شكسته نباشد ميتوان از مصالح سنگي طبيعي شكسته شده در ساختن لايه‌هاي آسفالتي استفاده كرد. هر اندازه دانه‌هاي مصالح سنگي طبيعي بيشتر شكسته شوند بهمان نسبت استقامت آن نيز بيشتر شده و ظرفيت باربري آن افزايش مي‌يابد.
ميزان شكستگي مصالح سنگي با انجام آزمايش تعيين درصد شكستگي تعيين ميشود. نحوه آزمايش به اين ترتيب است كه پس از آنكه قسمت درشت دانه مصالح سنگي با الك كردن از كل نمونه مورد آزمايش جدا شد تك تك دانه‌ها مورد بررسي قرار گرفته و تعداد وجوه شكسته آنها تعيين ميشود. درصد شكستگي دانه‌ها از تقسيم وزن دانه‌هائي كه داراي بيش از يك و يا دو (بستگي به مورد) جبهه شكسته هستند به كل وزن دانه‌ها بدست مي‌آيد. اندازه الك مورد استفاده براي جدا كردن دانه‌هاي درشت مصالح سنگي از كل نمونه بستگي به نوع آسفالت و همچنين آئين‌نامه مورد استفاده دارد. اين اندازه معمولا الك شماره 4 و يا الك شماره 8 است. بر اساس آئين نامه BCEOM مصالح مصرفي براي بتن آسفالتي و آسفالت سطحي بايد كاملا شكسته باشند. دانه‌هاي مصالح سنگي بايد علاوه برداشتن سطوح شكسته سطحي زبر داشته باشند و بايد از بكار بردن مصالح سنگي با دانه‌هاي پهن و يا دراز براي تهيه آسفالت خودداري شود. دانه‌هاي پهن يا دراز در اثر تنشهاي ناشي از وزن غلتك ها و يا وسائل نقليه سنگين خرد ميشوند. طبق آئين‌نامه ASTM دانه‌هاي پهن و يا دراز به دانه هائي اطلاق ميشود كه نسبت بزرگترين بعد به كوچكترين بعد منشور محاطي آن دانه بزرگتر از عدد 5 باشد.
دانه‌هاي مصالح سنگي لايه‌هاي آسفالتي بايد قادر باشند كه قير مصرفي را بخوبي بخود جذب كرده و نگهدارند تا عمل چسبيدن دانه‌هاي سنگي بيكديگر بخوبي انجام شود. هر اندازه اندود قيري بهتر به دانه ها بچسبد و بيشتر پايدار باشد استقامت آسفالت نيز بيشتر بوده و دوام آن نيز بيشتر خواهد بود. سنگهائي نظير بازالت، دلوميت و سنگهاي آهكي بخوبي قير را جذب كرده و سطح قيراندود شده حتي در مجاورت آب نيز نسبتاً پايدار است. اينگونه سنگها به سنگهاي هايدروفوبيك موسوم هستند. سنگهاي سيليسس نظير كوارتزها اندود قيري را بخوبي بخود نگه نداشته و اين اندود بخصوص در مجاورت آب بسهولت از مصالح سنگي جدا ميشود. اين نوع سنگها به سنگهاي هايدرو قيليك موسوم هستند.
براي بدست آوردن نشانه‌اي از مقاومت مصالح سنگي قيراندود شده در برابر اثر آب، آزمايش فشاري تك محوري انجام ميشود. نحوه آزمايش به اين ترتيب است كه تعدادي نمونه استوانه‌اي شكل بقطر و ارتفاع 10 سانتي‌متر از مصالح سنگي كه با قير اندود و متراكم شده اند تهيه شده و نصف تعداد كل نمونه‌ها مستقيماً مورد آزمايش فشاري تك محوري و نصف ديگر نمونه‌ها پس از آنكه مدت معيني در آب قرار گرفتند تحت آزمايش قرار مي گيرند. با مقايسه نتايج بدست آمده تاثير آب بر روي مقاومت آسفالت مورد آزمايش تعيين ميشود.
بتن آسفالتي گرم
اين نوع مصالح كه مرغوبترين نوع آسفالت محسوب ميشود از يك استخوان بندي مصالح سنگي خوب دانه‌بندي شده با حداقل فضاي خالي كه قير سطح دانه‌ها را اندود كرده و آنها را بيكديگر چسبانده است تشكيل ميشود. بتن آسفالتي در كارخانه آسفالت پزي كه ممكن است ثابت يا سيار باشد ساخته شده و سپس به حل مصرف حمل ميشود. براي ساختن بين آسفالتي مصالح سنگي دانه بندي شده و همچنين قير بين 130 تا 170 درجه سانتيگراد حرارت داده‌شده و با يكديگر بخوبي مخلوط ميشوند تا لعاب نازكي از قير سطح تمام دانه‌ها را اندود نمايد. آسفالت تهيه شده در حالي كه هنوز گرم است با كاميونهاي مخصوص به محل مصرف حمل شده و بصورت گرم و با استفاده از ماشينها پخش آسفالت در سطح آماده شده راه پخش و با غلتك زدن متراكم ميشود (حدود 120 درجه سانتيگراد).
مصالح سنگي
مصالح سنگي بتن آسفالتي گرم شامل مصالح سنگي درشت، مصالح سنگي ريز و گرد سنگ (فيلر) است. اين مصالح را از جهت سهولت تهيه و انبار كردن و براي آنكه دانه بندي مصالح دراثر جابجا كردن مصالح بهم نخورد بطور جداگانه در سيلوهاي مجزا انبار ميكنند.
مصالح سنگي درشت به مصالحي اطلاق ميشود كه بر روي الك شماره 8 (الك شماره 10 در بعضي آئين‌نامه‌ها) باقي مي‌ماند. اين مصالح بايد از سنگ يا شن شكسته و يا از مخلوط آندو تهيه شده و بايد تميز سخت و با دوام باشد. براي تعيين ميزان شكستگي، تميزي، سختي و دوام مصالح بترتيب از آزمايشات تعيين درصد شكستگي هم ارز ماسه، سايش لوس‌آنجلس و دوام استفاده ميشود.
مصالح سنگي ريز به مصالحي اطلاق ميشود كه از الك شماره 8 عبور ميكنند. اين مصالح بايد از شكستن سنگ و يا شن و يا از ماسه طبيعي و يا از مخلوط آنها تهيه شده و بايد تميز و سخت و با دوام باشد.
فيلر به مصالحي اطلاق ميشود كه از الك شماره 200 عبور ميكند و بايد عاري از مواد رسي و آلي باشد. در مواردي كه فيلر حاصل از شكستن سنگ و شن براي تامين مقدار فيلر مورد نياز آسفالتي كافي نبوده و يا فيلر حاصل مرغوب نباشد ميتوان از گردسنگ آهكي، آهك شكفته و يا سيمان پرتلند براي اين منظور استفاده كرد.
مهمترين نقش فيلر در بتن آسفالتي افزايش عمرروسازي و ازدياد مقاومت آن در برابر تاثير آب است. علاوه بر اينها استفاده از فيلر در بتن آسفالتي سبب ازدياد قدرت باربري، كاهش تغيير شكل نسبي، افزايش مقاومت در برابر ضربه، افزايش مقاومت برشي و فشاري، افزايش كند رواني و كاهش شكنندگي آن ميشود. بايد توجه داشت كه با وجود اين محسنات مصرف مقدار زياد فيلر در بتن آسفالتي سبب كاهش تخلخل، افزايش مقاومت در برابر تراكم و كاهش استقامت (بعلت كاهش اصطكاك داخلي) مصالح ميشود.
پس از آنكه مصالح سنگي درشت، مصالح سنگي ريز و فيلر لازم براي ساختن بتن آسفالتي تهيه و در سيلوهاي مربوطه كه به سيلوهاي مصالح سرد موسوم است انبار شد از اين مصالح نمونه‌برداري شده و دانه بندي آنها تعيين ميشود. سپس با دردست داشتن دانه بندي اين مصالح و حدود منحني‌هاي دانه بندي مطلوب نسبت هاي لازم از هر يك از اين مصالح تعيين ميشود تا با اختلاط آنها منحني دانه بندي مطلوب بدست آيد. حدود منحني‌هاي دانه بندي مطلوب براي مصالح سنگي بتن آسفالتي تابعي از نوع لايه آسفالتي، ضخامت لايه، اندازه درشت‌ترين دانه و آئين‌نامه فني مورد استفاده است.
بايد توجه داشت كه دانه بندي‌هاي پيشنهاد شده توسط آئين‌نامه‌هاي فني كلا جنبه راهنما داشته و اگر در منطقه‌اي استفاده از دانه بندي‌هائي بغير از آنچه كه اين آئين نامه‌ها مشخص كرده اند نتيجه خوبي داده باشند ميتوان از اينگونه مصالح براي ساختن بتن آسفالتي استفاده نمود.
قير
قيري كه براي ساختن بتن آسفالتي گرم بكار ميرود از نوع قير خالص با درجه نفوذ 50-40، 70-60، 100-85، 150-120، است كه درجه نفوذ مناسب بايد بر اساس شرايط جوي منطقه و ميزان آمد و شد وسائل نقليه سنگين انتخاب شود. قبل از مصرف قير انتخاب شده بايد بر روي آن آزمايشاتي انجام شود تا اطمينان حاصل گردد كه مشخصات فني آن منطبق بر مشخصات فني مطلوب است.
مقدار قير بتن آسفالتي گرم تابع خصوصيات و دانه بندي مصالح سنگي انتخابي بوده و مقدار آن با انجام آزمايش استقامت بدست مي‌آيد. آزمايش استقامت داراي انواع مختلف است كه متداول‌ترين آن در ايران آزمايش استقامت مارشال ميباشد. قيري كه در ساختن بتن آسفالتي بكار ميرود بعلت اندود كردن دانه‌هاي مصالح سنگي و چسباندن آنها بيكديگر سبب ميشود كه استقامت بتن آسفالتي افزايش يابد. افزايش استقامت بتن آسفالتي با افزايش نسبت درصد آسفالتي افزايش يابد. افزايش استقامت بتن آسفالتي با افزايش نسبت درصد قير مصرفي تا رسيدن استقامت به يك مقدار حداكثر ادامه يافته و پس از آن با افزايش مقدار قير، از استقامت بتن آسفالتي بشدت كاسته ميشود.
علت اين امر افزايش ضخامت اندود قيري دور دانه هاي مصالح سنگي است كه سبب ميشود كه از زاويه اصطكاك داخلي مصالح سنگي بتن آسفالتي كاسته شده و همچنين دانه هاي مصالح سنگي از اتكاء بر يكديگر خارج شوند.
مصرف قير بيش از حد علاوه بر كاستن از استقامت بتن آسفالتي باعث كاهش مقاومت برشي آن نيز ميشود. رويه‌هاي بتن آسفالتي كه داراي مقاومت برشي كافي نباشد ممكن است كه در اثر نيروي رانش چرخهاي وسائل نقليه سنگين تغيير شكل داده و در سطح رويه موج بوجود آيد.
بايد توجه شود كه تمام فضاي خالي مصالح سنگي بتن آسفالتي نبايد با قير پر شود زيرا در غير اينصورت اين احتمال وجود دارد كه پس از آنكه لايه بتن آسفالتي تحت اثر آمد وشد وسائل نقليه سنگين قرار گرفت، متراكم‌تر شده و حجم فضاي خالي آن كم شده و يا كاملا از بين برود. كاهش بيش از حد فضاي خالي بتن آسفالتي احتمال رو زدن قير را در هواي گرم دارد. از طرف ديگر بايد توجه داشت كه وجود مقدار بيش از حد فضاي خالي در بتن آسفالتي باعث كاهش استقامت و كاهش قابليت شكل پذيري آن و در نتيجه سبب كم شدن دوام آن ميشود. از اين جهت بر اساس نتايج تجربي بدست آمده حجم فضاي خالي بتن آسفالتي به حداقل 2 درصد و حداكثر 6 درصد محدود شده است. براي صرفه‌جوئي در ميزان قير مصرفي معمولا حجم فضاي خالي مصالح سنگي بتن آسفالتي معمولا به حدود 15 تا 20 درصد محدود ميشود تا با كمترين مقدار قير بيشترين استقامت بدست آيد.
طرح اختلاف بتن آسفالتي گرم
طرح اختلاف بتن آسفالتي معمولا شامل مراحل زير است:
الف- انتخاب مصالح سنگي درشت و ريز و فيلر
ب- انتخاب حدود دانه بندي مطلوب
ج- تعيين نسبت درصدهائي كه مصالح سنگي درشت و زير و فيلر بايد به هم مخلوط شوند.
د- تعيين چگالي مصالح سنگي درشت و ريز و فيلر و چگالي قير
ه- تهيه نمونه هاي بتن آسفالتي با استفاده از مصالح سنگي و درصدهاي مختلف قير
و- تعيين چگالي نمونه هاي بتن آسفالتي تهيه شده
ز- انجام آزمايش استقامت
ح- محاسبه درصد فضاي خالي مصالح سنگي و درصد فضاي خالي نمونه هاي بتن آسفالتي
ط- رسم منحني‌هاي تغييرات وزن مخصوص بتن آسفالتي، استقامت، درصد فضاي خالي بتن آسفالتي، درصد مصالح سنگي پرشده با قير، فضاي خالي مصالح سنگي و رواني بتن آسفالتي، بازاء درصدهاي مختلف قير مصرفي.
ي- تعيين درصد قير بهينه (مناسب)
ص- كنترل و تصحيح درصد قير بهينه
مراحل الف، ب و ج دربندهاي قبلي اين فصل مورد بحث قرار گرفته و نحوه تعيين چگالي قير نيز در فصل پنجم شرح داده شده است، در اين قسمت مراحل د تا ص شرح داده ميشود.
چگالي مصالح سنگي
مصالح سنگي بتن آسفالي معمولا از اختلاط چند نوع مصالح سنگي با چگالي‌هايي مختلف بدست مي‌آيد. چگالي مصالح بدست آمده متوسط وزني چگالي مصالح تشكيل دهنده آن است كه از رابطه 6-4 تعيين ميشود.
چگالي مصالح سنگي درشت و مصالح سنگي ريز بعلت وجود حفرات ريزي كه در سطح دانه ها موجود است و قابليت جذب آب را دارد ممكن است به صورتهاي مختلف تعريف شود. طبق تعريف چگالي واقعي يك مصالح عبارتست از وزن حجم معيني از مصالح (شامل حجم جامد دانه ها بعلاوه حجم حفرات دانه ها) به وزن آب مقطر هم حجم آن و در همان درجه حرارت، چگالي ظاهري يك مصالح عبارتست از وزن حجم معيني از مصالح (شامل حجم جامد دانه‌ها) به وزن آب مقطر هم حجم آن و در همان درجه حرارت.
بايد توجه داشت كه بعلت آنكه تمام حجم حفرات دانه‌هاي مصالح سنگي بتن آسفالتي با قير پر نمي‌شود و قسمتي از آنها خالي باقي مي‌ماند از اين نظر چگالي ديگري نيز كه به چگالي موثر مصالح سنگي موسوم است تعريف ميشود. طبق تعريف چگالي موثر يك مصالح عبارتست از وزن حجم معيني از مصالح (شامل حجم جامد دانه ها بعلاوه حجم حفراتي كه از قير پر نمي‌شود) به وزن آب مقطر هم حجم آن و در همان درجه حرارت.
محاسبات مربوط به بتن آسفالتي كه شامل تعيين درصد تخلخل، درصد فضاي خالي مصالح سنگي، درصد قير موثر و درصد قير جذب شده ميشود بايد بر اساس چگالي موثر مصالح سنگي انجام شود. چون در انجام اين محاسبات علاوه بر چگالي موثر، چگالي واقعي مصالح نيز وارد ميشود لذا لازمست آنرا تعيين نمود.
چگالي واقعي مصالح سنگي بطور جداگانه و با انجام آزمايش تعيين چگالي براي مصالح درشت و ريز اندازه‌گيري ميشود. اين آزمايش بر اساس اشباع كردن حفرات سطحي دانه‌هاي مصالح سنگي قرار دارد.
تهيه نمونه‌هاي بتن آسفالتي
نمونه‌هاي بتن آسفالتي كه براي انجام آزمايش تعيين استقامت تهيه ميشوند بايد تحت شرايط كارگاهي كاملا كنترل شده و استانداردي كه حتي الامكان مشابه شرايط كارگاهي باشد ساخته و آزمايش شوند. شرايط و نحوه تهيه اين نمونه‌ها بستگي به نوع آزمايشي دارد كه براي تعيين استقامت داراي انواع مختلفي است كه در اينجا متداول‌ترين آنها يعني آزمايش استقامت مارشال آورده شده است.
تهيه نمونه‌ها شامل سه مرحله يعني گرم كردن مصالح سنگي و قير بطور جداگانه، مخلوط كردن آندو و سپس متراكم كردن مخلوط بدست آمده است. در اينجا ذكر اين نكته ضروري است كه آزمايش استقامت مارشال فقط مختص طرح مخلوطهائي است كه در آنها از قير خالص براي تهيه بتن آسقالتي استفاده شده و اندازه بزرگترين دانه مصالح سنگي از 25 ميلي متر تجاوز ننمايد. در مواردي كه طرح مخلوطهائي با دانه‌هاي درشت‌تر از 25 ميلي‌متر تجاوز ننمايد. در مواردي كه طرح مخلوطهائي با دانه‌هاي درشت‌تر از 25 ميلي‌متر مورد نظر باشد (نظير بتن آسفالتي درشت دانه براي لايه‌هاي اساس) بايد از ساير روشها نظير آزمايش فشاري به منظور طرح اختلاط استفاده شود.
مرحله اول تهيه نمونه‌ها شامل گرم كردن مصالح سنگي و قير است. مصالح سنگي درشت، ريز و فيلر هر كدام به طور جداگانه حرارت داده ميشود تا گرماي آنها به 177 تا 191 درجه سانتيگراد برسد. سپس اين مصالح به نسبت‌هاي معيين كه قبلا تعيين شده است با هم مخلوط ميشوند تا مصالح بدست آمده دانه‌بندي مورد نظر را داشته باشد. قير خالص نيز نظير مصالح سنگي حرارت داده ميشود تا گرماي آن به 121 تا 138 درجه سانتيگراد برسد. بايد توجه داشت كه قير گرم شده نبايد بيش از يك ساعت در اين درجه حرارت باقي بماند زيرا در غير اينصورت ممكن است كه خصوصيات آن تغيير كند. همچنين از قيري كه قبلا گرم شده است نبايستي مجدد براي انجام آزمايش استفاده شود. طبق پيشنهاد انستيتو آسفالت قاعده كلي در گرم كردن مصالح سنگي و قير بايد بر اين اصل استوار باشد كه درحه حرارت‌هاي مصالح سنگي قير بايد طوري انتخاب شوند كه كندرواني كنيماتيكي قير در زمان اختلاط برابر 20 – 170 سانتي استوكس و كند رواني كنيماتيكي قير در زمان متراكم كردن نمونه‌ها برابر 30-280 سانتي استوكس باشد.
پس از گرم كدرن مصالح سنگي و قير اندود به نسبت هاي لازم به خوبي با يكديگر مخلوط مي شوند تا قير سطح تمام دانه ها را اندود كند . در پايان عمل اختلاط نبايد گرماي مخلوط كمتر از 107 درجه سانتي گراد باشد، در غير اين صورت از بكار بردن اين مخلوط بايد خودداري شود.
چون منظور از آزمايش استقلال مارشال تعيين درصد قير بهينه است لذا لازمست كه نمونه هايي با درصد هاي مختلف قير تهيه و آزمايش شوند. معمولا نمونه ها با 4، 5/4، 5/5، 6، 5/6، 7 درصد قير (درصد وزني بتن آسفالتي) تهيه مي شوند و براي هر يك از اين نسبت ها درصد ها بين 3 تا 5 نمونه تهيه شده و تحت آزمايش قرار مي گيرند.
مرحله سوم تهيه نمونه ها شامل متراكم كردن مخلوط بتن آسفالتي است براي اين منظور حدود 2/1 كيلوگرم از مخلوط به دست آمده در استوانه فلزي كه قطر داخلي آن 10 و ارتفاع آن 5/7 سانتي متر است ريخته شده و كوبيده مي شود. براي كوبيدن و متراكم كردن نمونه ها از سقوط آزاد ميله اي به وزن 5/4 كيلوگرم كه از ارتفاع 45 سانتي متري رها مي شود استفاده شده و به هر طرف نمونه ها 35 ، 50 و يا 75 ضربه (بسته به مورد) وارد مي شود. تعداد ضربه ها بايد طوري انتخاب شود كه تراكم نمونه به دست آمده در آزمايشگاه مشابه تراكم لايه بتن آسفالتي روسازي پس از آنكه اين لايه ساخته شده و تحت اثر آمد و شد وسائل نقليه سنگين قرار گرفته باشد.
آئين نامه سازمان برنامه و آئين نامه BCEOM تعداد ضربه هاي لازم را برابر 75 ضربه به هر طرف نمونه معين كرده است. انستيتو آسفالت براي آمد و شد سبك 35 ضربه، براي آمد و شد متوسط 50 ضربه و براي آمد و شد سنگين 75 ضربه پيشنهاد كرده است. آيين نامه گروه مهندسين تعداد ضربات را برابر 50 ضربه براي وسايل نقليه اي كه فشار باد چرخهاي آنها تا حدود 7 كيلوگرم بر سانتي متر مربع و برابر 75 ضربه براي وسايل نقليه اي كه فشار باد چرخهاي آنها تا حدود 14 كيلوگرم بر سانتي متر مربع مي رسد تعيين كرده است.
آزمايش استقامت مارشال
اين آزمايش كه به نام ابداع كننده آن يعني بروس مارشال نام گذاري شده امروزه يكي از متداول ترين روشهاي طرح بتن آسفالتي گرم است. آزمايش مارشالي كه امروزه به كار مي رود روش تكميل و توسعه يافته آزمايش مارشال اصلي است كه تكميل آن توسط گروه مهندسين انجام گرفته است.
نحوه انجام آزمايش به اين ترتيب است كه پس از انكه نمونه هاي استوانه اي شكل بتن آسفالتي به مدت 20 تا 30 دقيقه در آب گرم با درجه حرارت 60 درجه سانتي گراد قرار گرفتند از آب خارج شده و بين ركابهاي وسيله آزمايش مارشال قرار گرفته و تحت فشار واقع مي شوند تا گسيخته شوند. حداكثر نيروي لازم جهت گسيخته شدن نمونه و تغيير شكل قطري مربوطه اندازه گيري مي شود. حداكثر نيروي لازم جهت گسيخته شدن نمونه بتن آسفالتي بر حسب كيلوگرم اندازه گيري شده و طبق تعريف استقامت مارشال ناميده مي شود.
مقدار تغيير شكل قطري نمونه در موقع شكست نمونه بر حسب ميلي متر اندازه گيري شده و به رواني بتن آسفالتي موسوم است.
تهيه بتن آسفالتي
بتن آسفالتي گرم در كارخانه آسفالت پزي تهيه شده و پس از حمل بمحل مصرف، در سطح آماده شده راه پخش شده و با غلتك زدن متراكم ميشود. كارخانه
آسفالت‌پزي ممكن است سيار و يا ثابت باشد. ظرفيت كارخانه‌هاي آسفالت‌پزي سيار معمولا بين 50 تا 200 تن بتن آسفالتي در ساعت است و ممكن است ظرفيت اين نوع كارخانه ها تا 400 تن در ساعت نيز برسد.
از نقطه نظر تداوم تهيه بتن آسفالتي، كارخانه‌هاي آسفالت‌پزي بد و نوع منقطع و مداوم تقسيم ميشوند. در كارخانه از نوع منقطع عمل تهيه بتن آسفالتي بصورت متناوب انجام ميشود. در اين نوع كارخانه مقدار معيني از مصالح سنگي پس از توزين وارد مخلوط كن شده و پس از آنكها بآن مقدار لازم قير اضافه شد، مصالح سنگي با قير اندود شده و سپس بتن آسفالتي بدست آمده در كاميونهاي حمل آسفالت ريخته ميشود. در كارخانه از نوع مداوم تهيه بتن آسفالتي بطور پيوسته انجام ميشود. در اين نوع كارخانه مصالح سنگي و قير با حجم مشخصي بطور يكنواخت از يك طرف استوانه مخلوط كن داخل و پس از آنكه با يكديگر مخلوط شدند، بتن آسفالتي حاصل بطور مداوم از طرف ديگر مخلوط كن خارج ميشود.
امروزه اغلب كارخانه‌هاي آسفالت پزي بصورت تمام خودكار يا نيمه خودكار ساخته ميشوند. استفاده از كارخانه هاي تمام خودكار داراي اين مزيت است كه جنس بتن آسفالتي ساخته شده نسبت به كارخانه‌هاي غير خودكار يكنواخت‌تر بوده و كنترل كيفيت آن نيز ساده‌تر است.
يك كارخانه آسفالت پزي معمولاً از چند قسمت اصلي تشكيل ميشود كه اين قسمت‌ها عبارتند از: سيلوهاي مصالح سنگي سرد، سيستم تسمه نقاله‌ها، كوره خشك كننده، سيستم گردگير، سرنده‌هاي لرزنده، سيلوهاي مصالح سنگي گرم، مخازن قير، مخزن فيلرتكميلي و مخلوط كن. مصالح سنگي لازم براي پختن بتن آسفالتي بصورت اندازه‌هاي مجزا در سيلوهاي مصالح سنگي سرد موسوم هستند داراي دريچه‌هاي مخصوصي ميباشند كه با تنظيم آنها ميتوان مقدار و دانه بندي مصالح سنگي خارج شده از آنها را كنترل كرد. مصالح سنگي خارج شده از اين سيلوها توسط تسمه نقاله و بالابرنده ها بداخل خشك كن هدايت ميشوند.
خشك كن دو عمل مهم يعني خشك كن مصالح سنگي و گرم كردن آنها را انجام ميدهد. هر اندازه رطوبت مصالح بيشتر و درجه حرارت محيط پايين‌تر باشد مدت زمان بيشتري طول ميكشد تا مصالح سنگي كاملاً خشك و گرم شود و دماي آن به حدود 130 تا 170 درجه سانتيگراد برسد. خشك كن كارخانه آسفالت از يك استوانه فولادي بطول 5 تا 12 متر بقطر 1 تا 3 متر كه محور آن با افق زاويه كوچكي ميسازد تشكيل ميشود. درجدار داخلي اين استوانه تعدادي پره طولي تعبيه شده است كه با دوران استوانه حول محورش اين پره‌ها مصالح سنگي موجود در آنرا بالا برده و در ميان شعله‌هاي آتش و جريان هواي داغ كه از انتهاي خروجي خشك كن بداخل آن دميده ميشود رها ميكند. مصالح سنگي در اثر حركت دوراني خشك كن و شيب آن از دهانه ورودي خشك كن بطرف دهانه خروجي حركت كرده و در ضمن اين حركت خشك و گرم ميشوند.
مصالح سنگي پس از خروج از خشك كم به توسط بالابرنده‌ها به سرندهاي لرزنده كه در بالاي سيلوهاي مصالح سنگي گرم قرار دارند هدايت ميشوند. اين سرندها دانه‌هاي ريز و درشت مصالح سنگي را از يكديگر جدا كرده و آنها را بطور جداگانه در سيلوهاي مصالح سنگي را از يكديگر جدا كرده و آنها را بطور جداگانه در سيلوهاي مصالح سنگي گرم كه تعداد آنها معمولا بين 2 تا 4 عدد است ذخيره ميكند. در انتهاي خروجي خشك‌كن وسيله مكنده اي وجود دارد كه گردو غبار ناشي از حركت مصالح سنگي در داخل خشك‌كن را مكيده و به برج گردگير هدايت ميكند. در داخل گردگير كه اغلب از نوع گريز از مركز هستند اغلب ذرات گردو غبار موجود در گازهاي سوخته شده از آن جدا شده و در ته برج جمع ميشوند. هر گاه گرد سنگي كه به اين ترتيب بدست مي‌آيد از نقطه نظر كيفيت و دانه بندي مناسب باشد به مخزن فيلر تكميلي هدايت ميشود تا بعدا مورد استفاده قرار گيرد. معمولا گردگيرهاي اوليه قادر به جدا كردن ذرات خيلي ريز گرد از گازهاي سوخته شده نيستند لذا در مواردي كه كاهش آلودگي محيط زيست مورد نظر باشد (نظير كارخانه‌هاي واقع در مجاورت شهرها و مناطق مسكوني) بايد با استفاده از گردگيرهاي ثانوي كه از نوع مرطوب هستند ميزان آلودگي هوا را به حداقل كاهش داد. در اين نوع گردگيرها جريان گازهاي سوخته شده كه حاوي ذرات ريزگرد هستند از داخل برجهائي كه مجهز به فواره‌هاي آب تحت فشار هستند عبور داده ميشود تا جريان آب ذرات ريز را از گازها جدا كند.
گرد سنگ حاصل از برج گردگيرهاي خشك در صورتي كه دانه بندي آن مناسب باشد بهمراه فيلر تكميلي در مخزن مربوطه ذخيره ميشود. فيلر لازم براي تهيه بتن آسفالي (بميزان لازم و بدون گرم كردن آن) توسط بالابرنده ها از مخزن مستقيماً به مخلوط كن هدايت ميشود تا مورد استفاده قرار گيرد.
عمل اختلاف مصالح سنگي، فيلر و قير در مخلوط كن صورت ميگيرد. در كارخانه‌هاي آسفالت از نوع منقطع، پس از آنكه مصالح سنگي ريز و درشت و فيلر به نسبت درصدهاي لازم و به مقادير مشخصي توزين شد بداخل مخلوط‌كن ريخته شده و معمولا بمدت 15 تا 20 ثانيه بخوبي مخلوط ميشوند تا مصالح حاصل حالت يكنواختي پيدا كند. سپس قير كه در مخازن مخصوص حدود 115 تا 170 درجه سانتيگراد گرم ميشود بمقدار لازم توزين شده و به مصالح سنگي اضافه ميشود. مصالح سنگي و قير بمدت حداقل 45 ثانيه در مخلوط كن بخوبي مخلوط ميشوند تا قير سطح تمام دانه‌ها را بطور يكنواخت اندود كند. پس از آنكه مصالح سنگي با قير اندود شد. بتن آسفالتي بدست آمده از دريچه‌اي كه در زير مخلوط كن تعبيه شده است خارج شده و بداخل اطاقك كاميون مخصوص حمل آسفالت كه در زير مخلوط كن قرار ميگيرد ريخته ميشود تا بمحل مصرف حمل شود.
در كارخانه هاي آسفالت از نوع مداوم عمل تهيه بتن آسفالتي بطور پيوسته و در حالي كه مصالح سنگي ريز و درشت و فيلر با نسبت درصد و دبي لازم از يك انتهاي مخلوط كن وارد شده و پس از اندود شدن با قير بتن آسفالتي بدست آمده از انتهاي خروجي مخلوط كن خارج ميشود انجام ميشود. در اين نوع كارخانه قير مصرفي توسط تلمبه‌اي با دبي قابل تنظيم بطور مداوم وارد مخلوط كن ميشود.
وسيله مخلوط كن كارخانه‌هاي آسفالت از دو نيم استوانه فلزي متصل بيكديگر تشكيل ميشود. هر يك از اين استوانه‌ها مجهز به محوري هستند كه در خلاف جهت يكديگر حركت كرده و بكمك پره هائي كه در طول اين دو محور تعبيه شده است مصالح سنگي و قير را مخلوط ميكند. عمل اختلاط مصالح سنگي و قير بايد در درجه حرارتي انجام شود كه قير مصرفي كند رواني مناسب را جهت اندود كردن دانه‌هاي مصالح سنگي داشته باشد. حدود اين كند رواني بر اساس نتايج حاصل از آزمايشاتي كه توسط انستيتو آسفالت انجام شده برابر 150 تا 300 سانتي استوكس بدست آمده است.
درسالهاي اخير استفاده از كارخانه‌هاي آسفالت مجهز به استوانه خشك كننده‌اي كه عمل اختلاط قير و مصالح سنگي در همين خشك كن صورت ميگيرد بسيار متداول شده است. در اين كارخانه‌ها كه Dryer – Drum Mixing Plant ناميده ميشوند مصالح آسفالتي بطور مداوم تهيه شده و كارخانه فاقد مخلوط كن مجزا، سيلوهاي مصالح سنگي گرم، و سرندهاي لرزنده است. از مزاياي اين نوع كارخانه تهيه آسفالت كه تصوير ساده شده اي از آن در زير نشان داده شده است، هزينه كمتر و راندمان بيشتر آن در مقايسه با ساير انواع كارخانه كه شرح آنها گذشت ميباشد.
تنظيم كارخانه آسفالت
تنظيم كارخانه آسفالت شامل مراحل زير است:
الف- تعيين نسبت درصدهائي كه مصالح سنگي سيلوهاي سرد بايد با هم مخلوط شوند تا دانه بندي مصالح بدست آمده در حدود دانه بندي‌هاي آئين نامه شود.
ب- تعيين نسبت درصدهائي كه مصالح سنگي سيلوهاي گرم بايد با هم مخلوط شوند تا دانه بندي مصالح بدست آمده در حدود دانه بندي‌هاي آئين نامه شود.
ج- كاليبره كردن تغذيه كننده‌هاي سيلوهاي مصالح سنگي گرم (براي كارخانه‌هاي از نوع مداوم).
د- كاليبره كردن تغذيه كننده گردسنگ (براي كارخانه هاي از نوع مداوم).
ه- كاليبره كردن تلمبه قير (براي كارخانه‌هاي از نوع مداوم).
و- بكار انداختن كارخانه آسفالت و نمونه‌گيري از مصالح سنگي و تعيين دانه بندي آن.
ز- تعيين درصد قير بهينه بكمك انجام آزمايش استقامت.
ح- تنظيم دبي تلمبه قير (براي كارخانه‌هاي از نوع مداوم).
ط- تنظيم دريچه خروجي سيلوهاي مصالح سنگي گرم (براي كارخانه‌هاي از نوع مداوم).
ي- بكار انداختن كارخانه آسفالت و نمونه گيري از آسفالت ساخته شده و انجام آزمايش استقامت و انجام تغييرات لازم.
براي تعيين نسبت درصدهائي كه مصالح سنگي سيلوها بايد با هم مخلوط شوند، معمولا از روش خطا و آزمون استفاده ميشود. براي اين منظور چند آزمون با نسبت درصدهاي مختلف انجام ميشود تا اينكه منحني دانه بندي مصالح بدست آمده اولا پيوسته و تقريبا موازي با منحني‌هاي حدي دانه بند‌هاي آئين‌نامه بوده و ثانياً حتي‌الامكان در وسط آنها واقع شود. در صورتيكه مشخصات آسفالتي كه با بكار بردن اين منحني دانه بندي ساخته ميشود در حدود مشخصات آئين‌نامه باشد اقدام به تهيه آسفالت ميشود. منحني دانه بندي مصالحي كه به اين ترتيب بدست مي‌آيد و در عمل از آن براي تهيه آسفالت استفاده ميشود، منحني دانه بندي فرمول گارگاهي ناميده ميشود. اين فرمول كارگاهي تاموقعي كه نوع و دانه بندي مصالح سنگي و فيلر تغييري نكره قابل استفاده است.
منحني دانه بندي فرمول كارگاهي همواره ملاك سنجش دانه بندي مصالح سنگي در تمام مراحل تهيه آسفالت است. دانه بندي مصالح سنگي آسفالت تهيه شده نبايد هيچگاه بيش از رواداريهاي مجاز با فرمول كارگاهي تفاوت داشته باشد.
قبل از شروع به كاليبره كردن تغذيه كننده هاي سيلوهاي مصالح سنگي گرم ابتدا بايد بخش خشك‌كن و سرندهاي لرزنده كارخانه آسفالت بكار انداخته شود تا سيلوهاي مصالح سنگي گرم از مصالح گرم و خشك شده پر شوند. سپس بخش تغذيه كننده مصالح سنگي گرم در حالي كه دريچه‌هاي آن باندازه معيني باز شده‌اند براي مدت معيني بكار افتد و با قراردادن ظرفي در زير هر يك از اين دريچه‌ها مقدار مصالح سنگي كه در اين مدت در هر يك از ظرف‌ها جمع ميشوند جمع‌آوري گردد. مصالح سنگي هر يك از اين ظرف‌ها توزين شده و از تقسيم وزن آنها بر تعداد دفعات دور كارخانه آسفالت (مداوم) در مدت زمان جمع‌آوري نمونه هاي مصالح سنگي، مقدار وزن مصالح سنگي كه در هر دور كارخانه از هر يك از سيلوهاي مصالح سنگي گرم خارج ميشود تعيين ميشود. با تكرار اين عمل براي مقادير مختلف اندازه باز بودن دريچه‌هاي سيلوهاي مصالح سنگي گرم ميتوان منحني نمايش تغييرات مقدار مصالح سنگي خارج شده از هر يك از سيلوهاي در هر دور كارخانه را برحسب مقدار باز بودن دريچه هر يك از اين سيلوها رسم كرد كه بعداً براي تنظيم كارخانه مورد استفاده قرار ميگيرد.
كاليبره كردن تغذيه كننده گرد سنگ نيز نظير آنچه كه براي كاليبره كرده دريچه سيلوهاي مصالح سنگي گرم شرح داده شده انجام ميشود. براي كاليبره كردن تلمبه قير كارخانه آسفالت از نوع مداوم بايد از دستورالعملي كه توسط كارخانه سازنده ارائه ميشود استفاده شود. در مواردي كه امكان دسترسي بيك چنين دستورالعملي وجودنداشته باشد ميتوان از روشي مشابه آنچه كه براي كاليبره كرده دريچه سيلوهاي مصالح سنگي گرم ذكر شد استفاده كرد. براي اين منظور چرخ دنده‌هاي مختلفي بر روي محور تلمبه قير نصب شده وبراي هر چرخ دنده مقدار قيري كه در يك درو كارخانه توسط تلمبه قير به مخلوط كن وارد ميشود اندازه گيري ميگردد.
در برخي از كارخانه‌هاي آسفالت عمل تلمبه كردن قير ممكن است بصورت مجزا از تغذيه كننده مصالح سنگي انجام شود. در اين نوع كارخانه‌ها، كاليبره كردن تلمبه قير با بكار انداختن تلمبه در سرعت‌هاي مختلف و جمع آوري و توزين قيري كه در هر دور كارخانه وارد مخلوط‌كن ميشود انجام ميگيرد. با رسم منحني نمايش تغييرات سرعت تلمبه قير برحسب قير تلمبه شده ميتوان سرعتي را كه براي تلمبه كردن مقدار معيني از قير لازم است بدست آورد.
اجراي لايه هاي بتن آسفالتي
بتن آسفالتي ساخته شده در كارخانه در حالي كه هنوز گرم است توسط كاميونهاي حمل آسفالت به محل مصرف حمل شده و در سطح آماده شده راه پخش مي شود. مصالح پخش شده را قبل از آنكه درجه حرارتش از حدود 120 درجه سانتيگراد كمتر شود غلتك مي زدند تا كاملا متراكم شود.
حمل بتن آسفالتي از محل كارخانه تا محل مصرف با استفاده از كاميونهاي كمپرسي كه اطاقك آنها داراي كف و ديواره هاي فلزي صاف و مسطح است انجام مي شود. براي جلوگيري از چسبيدن بتن آسفالتي به كف و ديواره هاي اطاقك كاميونها آنها را با محلول آب آهك آغشته مي كنند. بايد توجه كرد كه از مواد نفتي براي اين منظور هيچگاه نبايد استفاده شود زيرا روغنهاي نفتي بر روي بتن آسفالتي اثر كرده و خصوصيات آنرا تغيير مي دهد. در مواقعي كه فاصله بين محل كارخانه آسفالت و محل مصرف زياد بوده و يا درجه حرارت هوا پايين باشد سطح بتن آسفالتي موجود در اطاقك كاميون را با چادر برزنتي مي پوشانند تا درجه حرارت بتن آسفالتي زياد كاهش نيابد.
اجراي يك لايه بتن آسفالتي شامل آماده كردن سطح راه، پخش مصالح و متراكم كردن آن است.
آماده كردن سطح راه
لايه آسفالتي ممكن است بر روي يك لايه آسفالتي و يا يك لايه غيرآسفالتي ساخته شود. در هر صورت سطح راه بايد قبل از اجراي لايه بتن آسفالتي از هرگونه مواد خارجي و دانه هاي شل و كنده شده پاك شود و چاله ها و ناهمواري هاي موجود در سطح آن با مصالح مناسب پر شده و متراكم شود تا سطحي صاف و يكنواخت و با تراكم كافي به دست آيد.
در مواردي كه لايه بتن آسفالتي بر روي يك لايه غيرآسفالتي (نظير لايه شن و ماسه اي) ساخته مي شود بايد سطح غيرآسفالتي موجود قبل از اجراي لايه بتن آسفالتي قيرپاشي شود. اين قشر نازك قير كه به اندود نفوذي موسوم است به منظو آب بندي كردن سطح غيرآسفالتي موجود بوده و سبب مي شود كه مي رود از نوع قير محلول است و مقدار آن بايد به اندازه اي باشد كه 24 ساعت پس از پخش كاملا در سطح قيرپاشي شده نفوذ كند.
مقدار قير لازم براي انجام اندود نفوذي بستگي به ميزان خلل و فرج سطح قيرپاشي شده داشته و اندازه آن بين 5/0 تا 5/1 كيلوگرم در مترمربع متغير است. هر اندازه سطح داراي خلل و فرج بيشتري باشد مقدار قير بيشتري براي اندود كردن آن لازم است. قيري كه براي اندود نفوذي به كار مي رود بايد داراي كند رواني كمي باشد تا به راحتي در سطح قيرپاشي نفوذ كند. براي اين منظور قير موردنظر را به كمك ماشين هاي قيرپاش مجهز به گرم كن گرم مي كنند تا كاملا آبكي شده و سپس آنرا با فشار بر روي سطح آماده شده راه مي پاشند. براساس مطالعات تجربي كه توسط انستيتو آسفالت انجام گرفته است، مناسب ترين درجه حرارت پخش قير درجه حرارتي است كه در آن كندرواني كنيماتيكي قير حدود 20 تا 120 سانتي استوكس باشد.
متداول ترين قيرهايي كه در ايران براي اندود نفوذي به كار مي رود قيرهاي محلول كندگير MC-1 و MC-2 است. از قير مايع MC-1 براي اندود لايه اساس با تخلخل كمتر و از قير مايع MC-2 براي اندود لايه اساس با تخلخل بيشتر استفاده مي شود.
چون معمولا درجه حرارت پخش قير در اغلب موارد بالاتر از درجه اشتغال روغنهاي حلال قيرهاي محلول است، بايد عمليات احتياطي لازم جهت جلوگيري از آتش سوزي بعمل آيد. شعله و آتش به هيچ وجه نبايد به اين نوع قيرها نزديك شده و عمليات گرم كردن آنها بايد توسط وسائل قابل كنترل انجام شود.
عمليات قيرپاشي بايد در شرايط مناسب جوي انجام شود. در مواقعي كه هوا باراني بوده و يا احتمال بارندگي برود و همچنين در هواي سرد (كمتر از حدود 10 درجه سانتيگراد) به هيچ وجه نبايد اقدام به اجراي اندود نفوذي شود.
مقدار قير لازم براي اندود نفوذي به طور تجربي تعيين مي شود و آن حداكثر مقدار قيري است كه پس از پخش و گذشت 24 ساعت كاملا در سطح قيرپاشي شده نفوذ كند. سطحي كه قيرپاشي شده سات نبايد زير آمد و شد وسايل نقليه قرار گيرد و برنامه ساختمان راه بايد طوري تنظيم شود كه پس از اجراي اندود نفوذي و گذشت زمان لازم براي نفوذ قير در آن، لايه بتن آسفالتي بر روي آن ساخته شود.
رويه هاي بتن آسفالتي گرم معمولا در مواردي كه داراي ضخامتي بيش از حدود 5 سانتي متر است در دو لايه ساخته مي شود. لايه رويه كه در ايران به تويكا موسوم ات معمولا داراي ضخامتي كمتر از لايه زيرين كه لايه آستر (بيندر) ناميده مي شود است. لايه رويه داراي دانه بندي توپرتر، درصد قير بيشتر و اندازه درشت ترين دانه كوچكتري در مقايسه با لايه آستر است. بين لايه هاي رويه و آستر بتن آسفالتي از يك اندود نازكي از قير تندگير، امولسيون قير ديرشكن و يا قير خالص با درجه نفوذ زياد استفاده مي شود تا آنكه دو لايه بتن آسفالتي به خوبي به يكديگر بچسبند. اين اندود نازك قيري به اندود سطحي موسوم است و مقدار آن معمولا زياد نبوده و بين 2/0 تا 6/0 كيلوگرم در متر مربع متغي است كه بستگي به كيفيت سطحي كه اندود مي شود و نوع قير مصرفي دارد. از اندود سطحي براي چسبانيدن و به وجود آوردن پيوستگي لازم بين دو لايه آسفالتي و يا بين يك لايه آسفالتي و يك لايه بتن سيماني استفاده مي شود.
در مواردي كه از امولسيون قير براي اندود سطحي استفاده مي شود براي تسهيل در پخش امولسيون معمولا آنرا با حجم مساوي آب رقيق مي كنند.
پخش بتن آسفالتي
براي پخش بتن آسفالتي گرم بر روي سطح آماده شده راه از ماشينهاي مخصوص پخش آسفالت كه به فينيشر موسوم هستند استفاده مي شود. اين ماشين ها قادر هستند بدون نياز به قالبهاي كناري لايه هاي بتن آسفالتي به ضخامت 2 تا 25 سانتي متر و به پهناي 8/1 تا 2/4 متر را با سرعتي برابر با 180 تا 1200 متر در سات پخش نمايند. فينيشرها معمولا از دو قسمت پخش كن و تراكتور تشكيل مي شوند. وظيفه پخش آسفالت و تنظيم ضخامت آن بر عهده پخش كن است و تراكتور نيروي محركه لازم را براي قسمت پخش كن تأمين مي نمايد و ضمنا از آن براي به جلو راندن كاميون حاوي بتن آسفالتي در حين بارگيري استفاده مي شود.
يكي از مهم ترين نكاتي كه در اجراي رويه هاي بتن آسفالتي بايد مورد توجه قرار گيرد نحوه اجراي درزهاي طولي است. اين درزها به علت آنكه پخش آسفالت و پوشش تمام عرض راه در اغلب موارد با يكبار عبور ماشين پخش آسفالت قابل اجرا نيست به وجود مي آيد. در يك چنين مواردي بايد سعي شود كه حتي الامكان پخش بتن آسفالتي تمام عرض راه به كمك نوارهاي هم زمان و يا با فاصله زماني كوتاه انجام گيرد. انجام اين عمل با استفاده از دو يا چند ماشين پخش آسفالت كه به طورهمزمان و با فاصله كمي از يكديگر حركت مي كنند قابل اجرا است.
در اين روش، بتن آسفالتي دو قسمت مجاور درز بخوبي به يكديگر چسبيده و ترك طولي در محل درز به وجود نخواهد آمد.
در پاره اي از موارد ممكن است به علت كافي نبودن تعداد ماشين پخش آسفالت و يا روكش راههاي موجود نتوان بتن آسفالتي تمام عرض راه را به طور هم زمان پخش نمود. دراينگونه موارد بايد حتي الامكان ترتيبي اتخاذ شود كه فاصله زماني ميان اجراي نوارهاي مجاور حتي المقدور كوتاه بوده و آسفالت پخش شده نوار جديد قسمتي از سطح نوار قبلي را كه كوبيده شده است بپوشاند. مصالحي كه به اين ترتيب روي نوار قبلي ريخته مي شود بايد بلافاصله پس از عبور ماشين پخش آسفالت برداشته شده و سپس مصالح نوار جديد كوبيده و متراكم شود.
درزهاي عرضي در رويه هاي بتن آسفالتي به علت پايان كار روزانه و يا توقف هاي طولاني در ضمن كار روزانه به وجود مي آيند. اينگونه درزها بايد مستقيم بوده و داراي سطحي قائم باشند. اين نوع درزاه با استفاده از يك تخته چوبي كه ارتفاع آن معادل ضخامت لايه بتن آسفالتي متراكم شده است و در عرض راه و در محل درز قرار مي گيرد قابل اجرا است.
عمليات پخش بتن آسفالتي بايد در شرايط مناسب جوي انجام شود. در مواقعي كه هوا باراني است و يا احتمال بارندگي مي رود و همچنين در هواي سرد كه درجه حرارت هوا كمتر از 5 درجه سانتي گراد است به هيچ وجه نبايد اقدام به پخش بتن آسفالتي شود.
ظرفيت كارخانه بتن آسفالتي، تعداد و ظرفيت كاميونهاي حمل آسفالت، تعداد و ظرفيت ماشين هاي پخش آسفالت و تعداد غلتكها بايد طوري با يكديگر هماهنگ شوند كه همواره مقدار بتن آسفالتي مورد لزوم به طور يكنواخت از محل كارخانه به محل اجرا حمل و در سطح آماده شده راه پخش و متراكم شود.
ماشينهاي پخش آسفالت نبايد در ضمن كار به كلي از بتن آسفالتي خالي شده و يا برعكس بتن آسفالتي موجود در آنها مدت زيادي باقي مانده و سرد شود. عمليات نزديك شدن، تماس و تخليه آسفالت توسط كاميونهاي حامل بتن آسفالتي بايد در نهايت دقت و آرامي انجام شود تا از وارد آمدن ضربه به ماشين پخش آسفالت كه سبب به وجود آمدن ناهمواري و موج در سطح راه مي شود جلوگيري گردد.
كوبيدن لايه هاي بتن آسفالتي
پس از آنكه لايه بتن آسفالتي به ضخامت و عرض و شيب موردنظر در سطح آماده شده راه پخش شد آنرا با غلتك زدن متراكم مي كنند. عمل غلتك زدن معمولا در دو و يا سه مرحله انجام مي شود. در مرحله اول عمل غلتك زدن كه با استفاده از غلتكهاي چرخ فولادي سه چرخ و يا غلتكهاي چرخ فولادي تاندوم انجام مي شود لايه بتن آسفالتي به اندازه اي كوبيده مي شود كه تراكم آن به حدود تراكم نهايي موردنظر مي رسد. اين مرحله غلتك زدن بايد ماداميكه درجه حرارت بتن آسفالتي بيش از 120 درجه سانتيگراد است انجام شود. اگر درجه حرارت بتن آسفالتي پايين باشد عمل غلتك زدن با دشواري صورت گرفته و حتي با عبور بيشتر غلتك تراكم موردنظر به دست نمي آيد. از طرف ديگر اگر درجه حرارت بتن آسفالتي خيلي زياد باشد بتن آسفالتي در زير چرخ غلتك حالت خميري پيدا كرده و از زير آن به بيرون مي لغزد.
مرحله دوم عمل غلتك زدن با استفاده از غلتكهاي چرخ لاستيكي انجام شده و هدف از آن ازدياد تراكم و آب بندي كردن قسمت بالائي لايه اسفالتي است. فشار تماس غلتكهاي چرخ لاستيكي با لايه بتن آسفالتي بستگي به نوع و اندازه چرخها، وزن هر چرخ و فشار باد لاستيك آن دارد و معمولا بين 3 تا 6 كيلوگرم بر سانتي متر مربع متغير است.
گاهي لازمست كه با انجام مرحله سوم غلتك زدن اثر چرخ غلتك ها را كه ممكن است بر روي سطح بتن آسفالتي متراكم شده باقي مانده باشد برطرف نمود. براي اين منظور از غلتكهاي چرخ فولادي تاندوم سه چرخ استفاده مي شود و در حاليكه دماي بتن آسفالتي كمتر از حدود 70 درجه سانتيگراد نيست عمل غلتك زني انجام مي شود.
وزن غلتكهاي چرخ فولادي كه براي انجام مراحل اول و سوم عمل غلتك زني به كار مي روند به ترتيب برابر 10 تا 12 تن براي غلتك سه چرخ، 8 تا 12 تن براي غلتك تاندوم دو چرخ و 12 تا 18 تن براي غلتك تاندم سه چرخ است.
غلتك زدن بتن آسفالتي بايد به موازات محور طولي و از لبه هاي كناري شروع شده و به طرف محور طولي راه ادامه يابد. در قوسهايي كه راه داراي شيب عرضي است غلتك زدن بايد از لبه داخلي قوس شده شده و به طرف لبه خارجي كه داراي ارتفاع بيشتري از لبه داخلي است ادامه يابد. غلتك زدن بايد به طور يكنواخت و با سرعت كم (كمتر از 5 سطح لايه بتن آسفالتي متراكم شده ناهمواري به وجود نيايد.
ميزان تراكم بتن آسفالتي كوبيده شده با نمونه گيري از مصالح و تعيين وزن مخصوص آن تعيين مي شود. درصد تراكم بتن آسفالتي از تقسيم وزن مخصوص نمونه بتن آسفالتي به وزن مخصوص حداكثر آزمايشگاهي آن به دست مي آيد.
اغلب آئين نامه ها حداقل درصد تراكم بتن آسفالتي را حدود 95 درصد تعيين كرده اند.
سطح رويه هاي ساخته شده از بتن آسفالتي بايد صاف و هموار بوده و رقوم نقاط مختلف آن برابر رقوم داده شده در نقشه ها باشد. همواري سطح رويه هاي بتن آسفالتي معمولا با استفاده از يك شمشه فلزي به طول 3 متر كه در جهت طولي و عرضي بر روي سطح راه قرار داده شده و فاصله بين سطح زيرين شمشه و سطح راه اندازه گيري مي شود تعيين مي گردد. كنترل تراز سطح رويه آسفالتي در محل هاي نيمرخهاي عرضي راه با اندازه گيري ارتفاع (رقوم) محور راه و لبه هاي كناري راه انجام مي شود. اختلاف ارتفاع اندازه گيري شده در هر مورد نبايد بيش از مقدار مجاز با رقوم مندرج در نقشه ها تفاوت داشته باشد.
آزمايشات بتن آسفالتي
براي حصول اطمينان از كيفيت بتن آسفالتي ساخته شده بايد مرتباً از مصالح مصرفي (قير و مصالح سنگي)، بتن آسفالتي ساخته شده در كارخانه و بتن آسفالتي پخش و متراكم شده در سطح راه نمونه برداري شده و آزمايش شود.
آزمايشات مصالح سنگي سيلوهاي سرد
بر روي مصالح سنگي سيلوهاي سرد قبل از شروع به تهيه آسفالت و در صورت لزوم ضمن تهيه آسفالت بايد آزمايشات زير انجام شود.
الف- آزمايش دانه بندي
ب- آزمايش سايش لوس آنجلس
ج- آزمايش هم ارز ماسه
د- آزمايش دامنه خميري
هـ – آزمايش درصد شكستگي
آزمايشات مصالح سنگي سيلوهاي گرم
بر روي مصالح سنگي سيلوهاي گرم و فيلر تكميلي و همچنين مخلوط مصالح بايد آزمايشات زير انجام شود:
الف- آزمايش دانه بندي
ب- آزمايش سايش لوس آنجلس
ج- آزمايش هم ارز ماسه
د- آزمايش دامنه خميري
آزمايشات قير
قير مصرفي بايد حداقل يكبار در شروع تهيه آسفالت نمونه برداري شده و بر روي آن آزمايشات زير انجام شود:
الف- آزمايش درجه نفوذ
ب- آزمايش كند رواني كنيماتيكي و يا سي بولت- فيورول
ج- آزمايش درجه اشتعال
د- آزمايش قابليت شكل پذيري (خاصيت انگمي)
هـ – آزمايش لعاب نازك قير
و- آزمايش درجه خلوص
آزمايشات بتن آسفالتي تهيه شده
به منظور حصول اطمينان از كيفيت بتن آسفالتي تهيه شده در كارخانه آسفالت بايد مرتبا (حداقل دوبار در روز) از آن نمونه برداري شده و آزمايشات زير بر روي آن انجام شود:
الف- تجزيه كامل آسفالت به منظور انجام آزمايش دانه بندي و تعيين ميزان قير مصرفي
ب- آزمايش مارشال به منظور تعيين استقامت مارشال، وزن مخصوص ، رواني، درصد فضاي خالي و درصد فضاي خالي مصالح سنگي پر شده با قير.
آزمايشات بتن آسفالتي پخش و متراكم شده
اين آزمايشات به منظور تعيين كيفيت بتن آسفالتي و تعيين درصد فضاي خالي سطح راه انجام مي شود. اين آزمايشات عبارتند از:
الف- آزمايش تعيين وزن مخصوص بتن آسفالتي و تعيين درصد فضاي خالي
ب- تجزيه كامل آسفالت به منظور انجام آزمايش دانه بندي و تعيين ميزان قير مصرفي
ج- تعيين ضخامت لايه بتن آسفالتي
آسفالت مخلوط در محل (مخلوط در راه)
اين نوع لايه آسفالتي از اختلاط مصالح سنگي و قير مايع در سطح آماده شده راه بدون گرم كردن مصالح سنگي ساخته مي شود. نحوه ساختن آسفالت مخلوط در محل به اين ترتيب است كه پس از آنكه مصالح سنگي در سطح آماده شده راه پخش شد با استفاده از شانه كلنگ گريدر شخم شده و مدتي به حال خود رها مي شود تا خشك شود (كمتر از 3 درصد رطوبت). سپس قير لازم كه معمولا حدود 3 تا 6 درصد وزني مصلاح سنگي است بر روي مصالح سنگي پاشيده مي شود. مصالح سنگي و قير به كمك ماشين آلات اختلاط نظير گريدر يا مخلوط كن هاي مخصوص يا مخلوط كن هاي دوار به خوبي مخلوط مي شوند تا قير سطح تمام دانه هاي مصالح سنگي را به طور يكنواخت اندود كند. مصالح اندود شده با قير براي مدتي به حال خود رها مي شود تا روغناهي حلال قيرهاي محلول تبخير شود. پس از انكه روغن هاي قير پريد مصالح اندود شده به كمك تيغه گريدر در سطح راه پخش شده و با غلتك زدن متراكم مي شود.
از آسفالت مخلوط در محل براي ساختن لايه هاي رويه، اساس و زير اساس آسفالتي استفاده مي شود. رويه هاي آسفالت مخلوط در محل فوق مناسب براي راههاي با آمد و شد كم است ليكن اساس و زيراساس آسفالت مخلوط در محل قابل استفاده براي راههاي با هر نوع آمد و شد مي باشد. چون در ساختن، آسفالت مخلوط در محل احتياجي به گرم كردن مصالح سنگي و همچنين لزومي به استفاده از ماشين آلات زيادي نيست لذا اين نوع روسازي اقتصادي بوده و مناسب براي راههاي فرعي و روستائي است.
مصالح سنگي
مصالح سنگي آسفالت مخلوط در محل بايد از سنگ يا شن شكسته شده يا شن و ماسه رودخانه و يا مخلوطي از آن دو تهيه شده و بايد شكسته و سخت و مقاوم و تميز باشد. مصالح سنگي آسفالت مخلوط در محل ممكن است بر حسب مورد داراي دانه بندي باز يا پيوسته باشد.
مصالح سنگي آسفالت مخلوط در محل ممكن است از مصالح موجود در قشر رويه شني راه نيز تأمين شود. در اين صورت سطح راه تا عمق حدود 5 سانتي متر بيشتر از ضخامت لايه موردنظر شخم شده و پس از جدا كردن دانه هاي با قطر بيشتر از 5 سانتي متر از آن كمبود مصالح سنگي با توجه به دانه بندي موردنظر به آن اضافه مي شود.
قير
قير مورد استفاده براي ساختن آسفالت مخلوط در محل از نوع قير مايع (قير محلول يا امولسيون قير) است. انتخاب نوع قير و درجه آن بستگي به شرايط جوي محل، ماشين آلات و خصوصيات مصالح سنگي دارد. به طور كلي امولسيون قير مناسب براي مصالح سنگي مرطوب، قيرهاي محلول ديرگير مناسب براي مناطق گرم و خشك و قيرهاي محلول زودگير براي مناطق غيرگرم و خشك است.
روش مناسب تر براي تعيين نسبت درصد قير آسفالت مخلوط در محل استفاده از وسيله آزمايش مارشال است. از اين روش در مواردي كه قير آسفالت مخلوط در محل از نوع قيرهاي محلول (RC , MC , SC) بوده و مصالح سنگي با دانه بندي پيوسته كه اندازه بزرگترين دانه آن برابر يا كمتر از 25 ميلي متر است مي توان استفاده كرد. لازم به تذكر است كه اين روش فقط به منظور طرح اختلاط در آزمايشگاه و نه براي كنترل كارگاهي بايد به كار رود.
به منظور طرح اختلاط در آزمايشگاه و نه براي كنترل كارگاهي بايد بكار رود.
مراحل آزمايش و طرح اختلاط به طور خلاصه به شرح زير است:
- تهيه نمونه از مصالح سنگي انتخابي جهت تهيه آسفالت مخلوط در محل
- تهيه نمونه از قير انتخابي جهت تهيه آسفالت مخلوط در محل
- تهيه نمونه هاي آسفالت با نسبت درصدهاي مختلف قير
- تعيين ميزان فضاي خالي نمونه هاي آسفالتي ، و فضاي خالي مصالح سنگي
- انجام آزمايش مارشال و تعيين استقامت و رواني نمونه هاي آسفالتي در دماي 25 درجه سانتيگراد
- قرار دادن تعدادي از نمونه ها در داخل آب با دماي 25 درجه سانتيگراد به مدت 4 روز به منظور تعيين ميزان تأثير آب بر روي استقامت و رواني
- تعيين ميزان قير بهينه
- بررسي مشخصات فني آسفالت در درصد قير بهينه با ضوابط مربوطه و تصحيح ميزان قير درصورت لزوم
اجراي آسفالت مخلوط در محل
اجراي لايه هاي آسفالت مخلوط در محل شامل آماده كردن سطح راه، تهيه و پخش مصالح سنگي، تهيه و پخش قير، مخلوط كردن مصالح سنگي و قير، هوا دادن مخلوط، و متراكم كردن مخلوط است.
آماده كردن سطح راه براي اجراي آسفالت مخلوط در محل شامل پاك كردن سطح راه از هرگونه مواد خارجي و دانه هاي شل و كنده شده، پر كردن چاله ها و ناهمواريهاي موجود در سطح راه و متراكم كردن آن است. در مواردي كه لايه آسفالت مخلوط در محل بر روي سطح غيرآسفالتي ساخته مي شود سطح موجود قبل از اجراي لايه آسفالت بايد قيرپاشي شود (اندود نفوذي).
مصالح سنگي آسفالت مخلوط در محل كه معمولا مصالح موجود در سطح راه و يا مصالح محلي است به مقدار لازم در سطح آماده شده راه ريسه مي شود. دانه بندي مطلوب مصالح سنگي ممكن است از اختلاط 2 يا 3 نوع مصالح با نسبت درصدهاي معيني به دست آيد. در اين گونه موارد بايد امكانات محلي و اقتصادي بودن انجام يك چنين عملي مورد مطالعه قرار گيرد. در مواردي كه بتوان از مصالح سنگي موجود درسطح يك راه براي ساختن آسفالت مخلوط در محل استفاده كرد، سطح راه بايد ابتدا به كمك كلنگ شانه گريدر تا عمق موردنظر شخم شود. سپس مصالح شخم شده با استفاده از تيغه گريدر بخوبي مخلوط شود تا مصالح براي ساختن لايه اسفالت مخلوط در محل كافي نباشد بايد به آن به مقدار لازم مصالح سنگي مناسب اضافه شده و به خوبي با آن مخلوط شود تا دانه بندي مخلوط به دست آمده منطبق با دانه بندي هاي موجود در آيين نامه مربوطه شود.
قير لازم براي ساختن لايه آسفالت مخلوط در محل توسط ماشين هاي قيرپاش مجهز به گرم كن بر روي مصالح سنگي پخش شده در سطح راه پاشيده مي شود. اگرچه قيرهاي مورداستفاده براي آسفالت مخلوط در محل در درجه حرارت محيط به حالت مايع هستند ليكن معمولا آنها را قدري گرم مي كنند تا اينكه به اندازه كافي روان شده و به سهولت توسط ماشين هاي قيرپاش پخش شوند. پس از قيرپاشي و قبل از انكه درجه حرارت قير از درجه حرارت هاي مجاز اختلاط قير و مصالح سنگي كمتر شود بايد عمل مخلوط كردن قير و مصالح سنگي انجام شود. مقدارقير لازم بايد در چند دست كه هر دست آن حدود 1 تا 2 ليتر در مترمربع است بر روي مصالح سنگي پاشيده شود. پس از هر بار قيرپاشي مصلاح سنگي و قير بايد به خوبي مخلوط شود تا قير سطح تمام دانه هاي مصالح سنگي را به طور يكنواخت اندود كند. عمل اختلاط قير و مصالح سنگي معمولا به كمك تيغه گريدر انجام مي شود. در مواردي كه دسترسي به ماشين هاي مخلوط كن باشد مي توان از اين وسايل براي مخلوط كردن قير و مصالح سنگي استفاده كرد. در اين حالت مصالح سنگي را بعوض پخش كردن در سطح آماده شده راه بايد در طول راه ريسه كرد . ماشين هاي مخلوط كن ممكن است خود داراي وسيله اندازه گيري و پخش قير باشند. در اين موارد مقدار قير لازم مستقيما توسط ماشين مخلوط كن به مصالح سنگي ريسه شده اضافه شده و سپس عمل اختلاط انجام مي شود. كيفيت آسفالتي كه با استفاده از ماشينهاي مخلوط كن به دست مي آيند به مراتب بهتر و يكنواخت تر از آسفالتي است كه به كمك گريدر ساخته مي شود.
عمل غلتك زدن و متراكم كردن لايه آسفالت مخلوط در محل آخرين مرحلة اجراي آن است كه پس از هوا دادن مخلوط انجام مي شود. هوا دادن مخلوط آسفالتي به منظور خارج نمودن روغن هاي حلال قيرهاي محلول و يا آب امولسيون قير به كار رفته در تهيه آسفالت مخلوط در محل است. عمل هوا دادن مخلوط آسفالتي به اين ترتيب انجام مي شود كه مصالح سنگي قير اندود شده مدتي به حال خود رها مي شود تا اينكه بيش از نصف روغنهاي حلال قيرهاي محلول تبخير شده و يا درصد رطوبت آن به كمتر از 2 درصد كاهش يابد.
لايه اسفالت مخلوط در محل بايد با پخش كردن و غلتك زدن مصالح آسفالتي به طوريكه ضخامت نهايي قشر متراكم شده از حدود 10 سانتي متر تجاوز ننمايد انجام شود. نوع غلتكهاي مناسب براي ساختن آسفالت مخلوط در محل غلتك چرخ فولادي تاندم و غلتك چرخ لاستيكي است. غلتك چرخ لاستيكي مورد استفاده بايد حداقل 5/1 متر عرض مفيد داشته و فشار تماس آن نبايد از 8/2 كيلوگرم بر سانتي متر مربع كمترباشد.
اجراي آسفالت مخلوط در محل نبايد به هيچ وجه در هواي سرد صورت گيرد. زمان مناسب براي انجام آسفالت مخلوط در محل موقعي از سال است كه در ان زمان هواي محلي كه در آنجا آسفالت مخلوط در محل ساخته مي شود گرم و خشك بوده و حداقل به مدت چند هفته پس از اتمام عمليات نيز گرم و خشك باقي بماند. براي انكه نتيجه خوبي از ساختن آسفالت درجا گرفته شود عمل اختلاط مصالح سنگي و قير نبايد به هيچ وجه در زماني كه درجه حرارت هوا در سايه كمتر از 10 درجه سانتي گراد است انجام شود. براي آنكه قير مصرفي به خوبي مصالح سنگي را اندود كرده و اين اندود پايدار باشد نبايد مصالح سنگي بيش از 3 درصد رطوبت داشته باشد.
آسفالت سطحي
آسفالت سطحي يك لايه نازك و كم خرج رويه اسفالتي است كه معمولا براي راههاي اصلي و فرعي كه ميزان آمد و شد آنها زياد نباشد (كمتر از 300 وسيله نقليه سنگين در روز) بكار مي رود. ضخامت لايه آسفالت سطحي معمولا كم است و در نتيجه كمك قابل ملاحظه اي به افزايش ظرفيت باربري سيستم روسازي نمي كند. بنابراين رويه آسفالت سحطي بايد بر روي سطح آماده شده راهي كه داراي قابليت باربري كافي است ساخته شود. رويه آسفالت سطحي ممكن است دريك لايه و يا بيشتر ساخته شود. هريك از لايه هاي آسفالت سطحي به اين ترتيب ساخته مي شود كه ابتدا قير لازم به مقدار كافي بر روي سطح آماده شده راه پخش شده و سپس بر روي آن به ميزان لازم مصالح سنگي پخش شده و با غلتك زدن كوبيده مي شود تا حدود دو سوم قطر دانه ها در قير فرو برود. هرگاه لازم باشد كه رويه اسفالت سطحي در چند لايه ساخته شود مصالح سنگي درشت دانه تر در لايه هاي زيرين و مصالح سنگي ريز دانه تر در لايه هاي بالايي به كار مي رود تا لايه ها در يكديگر قفل و بست شده و سطح نهايي به دست آمده داراي خلل و فرج كمتري باشد. آسفالت هاي سطحي با ضخامت كم به منظور محافظت لايه هاي روسازي در برابر عوامل جوي و بارهاي وارد و همچنين به منظور جلوگيري از گرد و غبار ناشي از حركت وسائل نقليه به كار مي رود. آسفالت هاي سطحي چند لايه اي در صورتي كه ضخامت كل لايه اسفالت سطحي قابل توجه باشد علاوه بر دارا بودن مزاياي آسفالت هاي سطحي نازك مي توانند به قدرت باربري سيستم روسازي نيز بيافزايند.
مصالح سنگي
مصالح سنگي آسفالت سطحي بايد از سنگ يا شن شكسته تهيه شده و بايد دانه هاي آن تميز و سخت و بادوام باشد. براي تعيين ميزان شكستگي، تميزي، سختي و دوام مصالح به ترتيب از ازمايشات تعيين درصد شكستگي، هم ارز ماسه، سايش لوس آنجلس و دوام استفاده مي شود. دانه هاي مصالح سنگي آسفالت سطحي بايد حتي الامكان يك اندازه باشد تا سطحي كه فقط با يك لايه از دانه ها پوشيده مي شود سطح يكنواختي باشد. اگر اختلاف اندازه دانه هاي مصالح سنگي زياد باشد، دانه هاي كوچكتر كاملا در لايه اندود قير آسفالت سطحي فرو رفته و دانه هاي بزرگتر به سبب نداشتن قفل و بست كافي در اثر نيروي رانشي كه در اثر حركت چرخهاي وسائل نقليه تندرو به انها وارد مي شود از سطح راه كنده ميشوند.
براساس نتايج تجربي به دست آمده توسط انستيتو آسفالت معلوم شده است كه براي آنكه كيفيت رويه هاي آسفالت سطحي خوب بوده و دانه هاي بزرگتر مصالح سنگي از سطح راه كنده نشوند بايد اندازه دانه هاي بزرگتر از دو برابر اندازه دانه هاي كوچكتر بيشتر نباشند. همچنين براساس همين تجربيات معلوم شده است كه اندازه دانه هاي بزرگتر بهتر است از حدود 12 ميلي متر بيشتر نباشند، زيرا در غير اين صورت سطح آسفالت بيش از حد زبر مي شود. زبري بيش از حد سطح راه موجب بروز سروصداي زيادي مي شود كه در اثر حركت وسائل نقليه روي راه به وجود مي آيد.
علاوه بر اندازه دانه هاي مصالح سنگي ، شكل دانه ها نيز تأثير زيادي بر روي كيفيت آسفالت سطحي دارد. مناسب ترين شكل براي دانه هاي مصالح سنگي، شكل مكعبي و شكل هرمي است. دانه هاي مكعبي و يا هرمي شكل بخوبي در يكديگر قفل و بست شده و زير اثر وزن چرخهاي وسائل نقليه پايدار است. از بكار بردن دانه هاي سنگي صفحه اي و سوزني شكل در آسفالت سطحي بايد اجتناب شود زيرا اين دانه ها نه تنها به خوبي در يكديگر قفل و بست نشده و زير وزن چرخ وسائل نقليه پايدار نيست بلكه اين دانه ها كاملا در لايه اندود قير آسفالت سطحي فرو مي رود. براي تعيين اندازه و شكل دانه هاي مصالح سنگي از آزمايشات دانه بندي، ضريب تخت بودن و ضريب دراز بودن استفاده مي شود. دانه بندي هاي مناسب مصالح سنگي آسفالت سطحي براساس آئين نامه سازمان برنامه، آئين نامه انستيتو آسفالت و آئين نامه BCEOM داده شده است.
مصالح سنگي آسفالت سطحي بايد عاري از خاك رس و مواد ديگري كه مانع از چسبيدن قير به دانه هاي سنگي است باشد. مصالح سنگي بايد خشك باشد تا قير به خوبي به آنها بچسبد. براساس نتايج تجربي به دست آمده توسط انستيتو آسفالت معلوم شده است كه اگر مصالح سنگي قبل از پخش با مقدار كمي نفت سفيد يا قير اندود شوند بهتر به قير مي چسبند و نتيجه بهتري از ساختن لايه آسفالت سطحي عايد مي شود . ميزان نفت سفيد يا قير مصرفي براي اين منظور كم است و در حدود 2 تا 4 ليتر نفت سفيد براي هر تن مصالح سنگي و يا حدود 1 درصد وزني مصالح سنگي قير كند گير 70- MC است. پيش اندود كردن مصالح سنگي با نفت سفيد و يا قير موجب افزايش هزينه انجام آسفالت سطحي مي شود، ليكن اين افزايش هزينه به علت بهبود كيفيت آسفالت سطحي به دست آمده معمولا قابل توجيه است.
مصالح سنگي آسفالت سطحي بايد سخت، بادوام، توپر و شكسته باشد. طبق آئين نامه سازمان برنامه مصالح سنگي كه براي آسفالت سطحي به كار مي رود نبايد ضريب سايش آن در آزمايش سايش لوس آنجلس از 35 درصد تجاوز كند ، همچنين نبايد افت آن پس از آنكه 5 بار با سولفات سديم مورد آزمايش دوام واقع شد از 8 درصد بيشتر باشد. بعلاوه درصد جذب آب مصالح سنگي نبايد از 2 درصد تجاوز كند. ضمنا بايد بيش از 6 درصد وزني مصالح سنگي مانده روي الك شماره 8 در دو جبهه يا بيشتر شكسته شده باشد.
طبق آيين نامه BCEOM مصالح سنگي كه براي آسفالت سطحي بكار مي رود نبايد ضريب سايش آن در آزمايش سايش لوس آنجلس از 20 درصد در مورد راههاي با آمد و شد سنگين (بيش از 150 وسيله نقليه سنگين در روز)، و از 25 درصد در مورد راههاي با آمد و شدهاي ديگر تجاوز كند. ضمنا مصالح سنگي كه از شكستن مصالح طبيعي حاصل مي شود بايد به اندازه اي شكسته شود كه نسبت بين اندازه الكي كه 100 درصد مصالح طبيعي را نگه مي دارد و الكي كه 100 درصد مصالح شكسته را عبور مي دهد بيش از 4 باشد. بعلاوه مصالح سنگي نبايد بيش از 20 درصد دانه هاي تخت داشته باشد. دانه هاي تخت مصالح سنگي به دانه هايي اطلاق مي شود كه اندازه چشمه مربع كوچكترين الكي كه دانه از آن رد مي شود از 56/1 برابر ضخامت اين دانه ها بزرگتر باشد.
قير
انتخاب نوع مناسب قير براي انجام آسفالت سطحي تابع عوامل زيادي است و براي اين منظور بايد عوامل ذكر شده در زير در نظر گرفته شود:
الف- درجه حرارت هوا
ب- درجه حرارت سطحي كه بايد قيراندود شود.
ج- درصد رطوبت هوا و سرعت باد
د- شرايط سطحي كه بايد قيراندود شود
هـ – جنس و شرايط مصالح سنگي
و- نوع وسائل مصرفي براي اجراي آسفالت سطحي
درجه قير مصرفي بايد طوري انتخاب شود كه :
الف- به اندازه كافي روان باشد تا به سهولت پخش شده و سطح موردنظر را به طور يكنواخت اندود نمايد.
ب- به اندازه كافي روان باقي بماند تا پس از پخش مصالح سنگي به آن بچسبد.
ج- به سرعت خود را گرفته و به دانه هاي مصالح سنگي بچسبد.
د- داراي چسبندگي كافي به مصالح سنگي باشد كه حتي پس از آنكه رويه آسفالت سطحي تحت اثر آمد و شد وسائل نقليه تندرو قرار گرفت دانه هاي مصالح سنگي از سطح قيراندود شده راه جدا نشود.
هـ – پس از مصرف رو نزده و بعلاوه سطح رويه در اثر كنده شدن دانه هاي مصالح سنگي شيار نشود.
قيرهاي مناسب براي آسفالت سطحي قيرهاي خالص با درجه نفوذ بالا، قيرهاي محلول و امولسيون قير تند شكن هستند.
قيرهاي كندگير مناسب براي مناطق گرم و خشك هستند، زيرا در اينگونه مناطق حلالهاي نفتي قير به سرعت تبخير مي شود، در مواردي كه از قيرهاي محلول براي اجراي آسفالت سطحي استفاده مي شود نبايد تا قبل از آنكه اين نوع قيرها خود را بگيرند راه مورد استفاده وسائل نقليه بخصوص تندرو قرار گيرد.
قير مصرفي براي انجام آسفالت سطحي بايد قبل از مصرف گرم شود تا قابل پخش با ماشين قيرپاش باشد. درجه حرارت مناسب براي پخش قير درجه حرارتي است كه كند رواني كنيماتيكي قير در آن درجه حرارت بين 20 تا 120 سانتي استوكس است. با در دست داشتن منحني نمايش تغييرات كند رواني يك قير بر حسب دما مي توان حدود درجه حرارت پخش قير را به دست آورد.
طرح آسفالت سطحي
منظور از طرح آسفالت سطحي تعيين مقدار و نسبت درصد مصالح سنگي و قير لازم براي اجراي آسفالت سطحي است. روشهاي مختلف براي طرح آسفالت سطحي وجود دارد كه يكي از متداول ترين آنها روشي است كه توسط هنسون پيشنهاد شده است. اين روش طرح براساس فرضيات زير استوار است:
الف- مقدار فضاي خالي مصالح سنگي كه توسط يك ماشين پخش كن بر روي سطح راه پخش مي شود در حدود 50 درصد حجم كل آن مصالح است.
ب- مقدار اين فضاي خالي پس از غلتك زدن به حدود 30 درصد كاهش مي يابد.
ج- پس از آنكه رويه آسفالت سطحي به مدت كافي در زير آمد و شد وسائل نقليه قرار گرفت، دانه هاي مصالح سنگي بر روي مسطح ترين وجه خود قرار گرفته و در يكديگر قفل و بست مي شوند و ميزان فضاي خالي آن به حداقل كاهش پيدا ميكند. مقدار اين فضاي خالي در حدود 20 درصد است.
د- ضخامت متوسط رويه آسفالت سطحي برابر است با ميانگين كوچكترين بعد دانه هاي مصالح سنگي آن.
هـ – براي آنكه آسفالت سطحي عملكرد خوبي داشته باشد، در مورد آمد و شد هاي كم، بايد حدود 70 درصد حجم فضاي خالي مصالح سنگي با قير پر شود و در مورد آمد و شدهاي زياد، نبايد بيش از 60 درصد حجم فضاي خالي مصالح سنگي با قير پر شود.
نحوه تعيين ميانگين كوچكترين بعد
روش سريع براي تعيين ميانگين كوچكترين بعد دانه هاي مصالح سنگي استفاده از آباك نشان داده شده است كه توسط مك لويد ارائه شده است. با استفاده از اين آباك و با در دست داشتن اندازه متوسط و ضريب تخت بودن مصالح سنگي مي توان ميانگين كوچكترين بعد دانه ها را به دست آورد. اندازه متوسط دانه ها طبق تعريف اندازه الكي است كه 50 درصد وزني مصالح سنگي از آن عبور ميكند.
ضريب تخت بودن طبق تعريف درصد وزني دانه هاي تخت مصالح سنگي است. دانه هاي تخت به دانه هايي اطلاق يم شود كه كوچكترين بعد آنها از سه پنجم بعد متوسط آنها كوچكتر است. براي تعيين ضريب تخت بودن مصالح سنگي از آزمايش ضريب تخت بودن استفاده مي شود. نحوه انجام اين آزمايش به اين ترتيب است كه نمونه اي از مصالح سنگي كه حاوي حداقل 200 دانه سنگ مانده روي الك 35/6 ميلي متري است پس از توزين و الك كردن به گروه هاي مختلف تقسيم مي شود.
جهت دانلود فایل word مقاله بالا روی لینک زیر زیر کلیک نمایید.
تیم تحریریه آی متره
